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微軟最新S2D儲存技術跨伺服器硬碟組成資源池

本文將介紹Windows Server 2016 TP2技術預覽版本當中的軟體定義儲存技術，它是由Windows Server 2012 R2的Storage Space技術演化而來，在Windows Server 2016則稱做Storage Spaces Direct（S2D），先說明其技術特色，再進行實作示範。

IT管理人員只要增加SMB容錯移轉叢集架構中的叢集節點，即可同時增加整體的「儲存空間」和「傳輸速率」，並且新加入的叢集節點將會自動進行儲存資源的負載平衡作業，如圖4所示。

▲圖4 Windows Server 2016 TP2 Storage Spaces Direct with Internal Disks運作示意圖。（圖片來源：TechNet Library – Storage Spaces Direct in Windows Server 2016 Technical Preview）

當然，若企業或組織已經建置Windows Server 2012 R2的共享式JBOD架構，那麼在Windows Server 2016內的S2D技術，除了支援本機硬碟成為儲存資源池之外，也支援原有的共享式JBOD架構，讓企業或組織可以輕鬆地將共享式JBOD運作架構，由原本的Windows Server 2012 R2升級為Windows Server 2016，如圖5所示。

▲ 圖5 Windows Server 2016 TP2 Storage Spaces Direct with JBOD運作示意圖。（圖片來源：TechNet Library – Storage Spaces Direct in Windows Server 2016 Technical Preview）

S2D技術的運作架構

在S2D軟體定義儲存技術中，整個運作架構包含SOFS（Scale-Out File Server）、CSVFS（Clustered Shared Volume File System）、Storage Spaces、Failover Clustering等技術。

如圖6所示，接著說明在相關運作層級中每個層級所專司的運作角色及功能：

· Network：在S2D運作架構中，每台SMB叢集節點主機是透過支援「RDMA（Remote Direct Memory Access）」功能的網路卡進行資料傳輸作業。透過採用支援RDMA功能的網路卡，可以有效地讓SMB叢集節點主機達到「高輸送量（High Throughput）、低延遲（Low Latency）、低CPU使用率（Low CPU Utilization）」，也就是不會對SMB叢集節點主機造成效能影響。

· Storage Node：S2D運作架構至少要由「4台」 SMB叢集節點主機所組成，每台節點主機可以採用本機硬碟或共享式JBOD，至於硬碟的支援度部分，除了可以採用SAS/NL-SAS/SATA之外，還支援新一代的NVMe（NVM Express）。

· Software Storage Bus：微軟便是透過此「軟體儲存匯流排（Software Storage Bus）」技術，將眾多SMB叢集節點主機當中的本機硬碟，串連成為一個大的儲存資源池，也就是讓所有的硬碟可以座落在同一個Storage Spaces Layer之上。

· Storage Pool：這是原本在Windows Server 2012 R2當中Storage Spaces的技術。簡單來說，底層已經透過Software Storage Bus技術，將眾多SMB叢集節點主機的本機硬碟串連成儲存資源池，接著便可以透過Storage Pool技術，針對不同的硬碟介面或顆數進行儲存資源池的建立作業。

· Virtual Disks：當建立好Storage Pool儲存資源池作業之後，便可以建立「虛擬磁碟（Virtual Disks）」。此時便可以決定硬碟的容錯等級，例如採用2-Way/3-Way Mirror方式，以便兼顧硬碟運作效能的同時還能保有資料容錯的特性。

· CSVFS：在S2D運作架構中，並非採用舊有的 NTFS檔案系統，而是採用新一代的ReFS v2檔案系統，並且針對Storage Space機制進行優化處理，除了具備Error Detection、Automatic Correction機制外，還針對VHD/VHDX（Fixed、Dynamic、Merge）格式進行加速（Accelerations）處理。

· SOFS：將底層的儲存資源池及高可用性機制處理完成後，最後便是透過「SOFS（Scale-Out File Server）」機制，將儲存資源分享給VM虛擬主機、SQL Server等使用。